风力发电原理-风场选址2

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风力发电原理与应用
风场选址2————风电场微观选址
微观选址是在宏观选址中选定的小区域中确定 现场场址布置， 现场场址布置，使整个风电场具有较好的经济 效益。 效益。 风电场微观选址是风电场设计阶段的主要工作， 风电场微观选址是风电场设计阶段的主要工作， 它涉及的因素较多，主要有风电场土地的性质、 它涉及的因素较多，主要有风电场土地的性质、 周围村庄和建筑物的分布、 周围村庄和建筑物的分布、当地环境部门的要 求等。在充分考虑这些限制因素的情况下， 求等。在充分考虑这些限制因素的情况下，结 合风电场风资源分布图进行优化选址，在初步 合风电场风资源分布图进行优化选址， 选址之后进行现场勘探定点，并确定最终布局。 选址之后进行现场勘探定点，并确定最终布局。 一般风电场选址研究需要两年时间， 一般风电场选址研究需要两年时间，其中现场 测风应有至少一年以上的数据。 测风应有至少一年以上的数据。
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（3）电网。 根据拟接入电网的现有容量、结构及其可容 ）电网。 根据拟接入电网的现有容量、 纳的最大容量， 纳的最大容量，考虑风电场的建设规模与电网是否匹配等问 风电场应尽可能接近电网， 题，风电场应尽可能接近电网，以减少电能损耗和送出工程 的费用。 的费用。 （4）交通。 要考虑拟建风电场的设备供应和主要建筑材 ）交通。 料运输是否便利， 料运输是否便利，运输路线及桥梁涵洞是否适合风电机组运 输等情况。 输等情况。 （5）周围环境。风电场的建设一般会对飞禽及鸟类正常 ）周围环境。 生活和迁徙有影响，为了保护生态， 生活和迁徙有影响，为了保护生态，在选址时应尽量避开鸟 类飞行路线、候鸟及动物栖息地等， 类飞行路线、候鸟及动物栖息地等，尽量不占用耕地和少占 用植被。风电场的建设还需要考虑噪声的影响， 用植被。风电场的建设还需要考虑噪声的影响，国家有关规 范要求风电机组距居民区的最小距离应使居民区的噪声小于 45dB。 。 20 紫琅职业技术学院——新能源工程系 开发新型能源， 紫琅职业技术学院 新能源工程系 开发新型能源，主导低碳经济
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2、盛行风不是一个方向时风电场的风力发电机 、 的排列。 的排列。 3、迎风山坡的风力发电机的排列。 、迎风山坡的风力发电机的排列。 迎风山坡风电场，风力发电机排列， 迎风山坡风电场，风力发电机排列，坡上与坡 下两相邻风力发电机高度差0.5~1.5d，左右相 下两相邻风力发电机高度差 ， 距5~7d。 。 风电场选址时比较复杂的， 风电场选址时比较复杂的，考虑的因素也是多 方面的， 方面的，因此在选址中务必要按照程序和技术 规则有序进行， 规则有序进行，以使建设后的风电场达到最好 的经济效益。 的经济效益。所以熟悉风场宏观和微观选址的 一些方法论对于风电工作者是不可或缺的一门 技术。 技术。
（3）海域 ）
海上风电场
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三、风电场风力发电机的排列 风电场风力发电机的排列形式多种多样， 风电场风力发电机的排列形式多种多样，但都 是以任何一台风力发电机风轮转动接受风能而 不影响或较少影响其前后左右的其他风力发电 机风轮接受最大风能并且占地越少越好为原则。 机风轮接受最大风能并且占地越少越好为原则。 以便利于风电机组的管理。 以便利于风电机组的管理。 1、盛行风向不变的风电场风力发电机的排列。 、盛行风向不变的风电场风力发电机的排列。 在山口、隘口、河谷中建风电场， 在山口、隘口、河谷中建风电场，盛行风向仅 能一个方向或相反， 能一个方向或相反，此时前后风力发电机安装 距离应大于7倍的风轮直径 左右间距应大于5 倍的风轮直径， 距离应大于 倍的风轮直径，左右间距应大于 倍的风轮直径。纵向风力发电机相距7~10d， 倍的风轮直径。纵向风力发电机相距 ， 横向间距5~7d。 横向间距 。
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2、障碍物的影响 、
障碍物是指针对某一地点存在的相对较大的物体， 如房屋等。当气流流过障碍物时，由于障碍物对气 流的阻碍和遮蔽作用，会改变气流的流动方向和进 度。障碍物和地形变化会影响地面粗糙度，风速的 平均扰动及风轮廓线对风的结构都有很大的影响， 但这种影响有可能是有利的（形成加速区），也可 能是不利的（产生紊流，如图所示），所以在选址 时要充分考虑这些因素。
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2、山谷风电场 、 一般的说，在谷地选址时， 一般的说，在谷地选址时，一方面要考虑的是 山谷风走向是否与当地盛行风向相一致；另一 山谷风走向是否与当地盛行风向相一致； 方面，由于地形变化剧烈， 方面，由于地形变化剧烈，所以会产生强的风 切变和湍流，在选址时应该注意。 切变和湍流，在选址时应该注意。 图上所示区域处于两山脉之间， 图上所示区域处于两山脉之间，风向与山谷走 向一致，适合于风场建设。（达坂城风电场） 。（达坂城风电场 向一致，适合于风场建设。（达坂城风电场）
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（2）近海区域，这里的风能潜力比陆地大 ）近海区域，这里的风能潜力比陆地大50% 左右，所以很多国家都在近海建立风电场。 左右，所以很多国家都在近海建立风电场。
近海风电场
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平 坦 地 形 风 场
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1、粗糙度与风速的垂直变化 、 对平坦地形，在场址地区范围内， 对平坦地形，在场址地区范围内，同一高度上 的风速分布可以看做是均匀的，可以直接使用 的风速分布可以看做是均匀的， 邻近气象站的风速观测资料来对场址区进行风 能估算。 能估算。 这种平坦地形下， 这种平坦地形下，风的垂直方向上的轮廓线与 地表面粗糙度有着直接关系，计算也相对简单。 地表面粗糙度有着直接关系，计算也相对简单。 对平坦地形， 对平坦地形，提高风力发电机组功率输出的唯 一方法是增加塔架高度。 一方法是增加塔架高度。
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风力发电机组微观选址时的一般选择如下： 风力发电机组微观选址时的一般选择如下： 一、平坦地形
平坦地形可以定义为：在风电场区及周围5km半径范 围内及其地形高度差小于50m，同时地形最大坡度 小于3°（如图所示）。
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图1 风电场可选范围的电网和交通状况
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１、宏观选址 风电场宏观选址过程是对一个较大地区的气象条件、风能、 风电场宏观选址过程是对一个较大地区的气象条件、风能、 湍流、电网、交通、地质、 湍流、电网、交通、地质、周围环境等多种因素和条件进行综 合考察后，选择出一个风能资源丰富、 合考察后，选择出一个风能资源丰富、且最有利用价值的小区 域的过程。这里，在前期规划选址阶段主要考虑以下６种因素。 域的过程。这里，在前期规划选址阶段主要考虑以下６种因素。 风能质量。影响风能质量的因素有年平均风速、 （1）风能质量。影响风能质量的因素有年平均风速、平均风 功率密度、风频分布、有效风速可利用小时数、风向稳定等。 功率密度、风频分布、有效风速可利用小时数、风向稳定等。 （2）湍流强度。由于风是随机的，并受场地表面粗糙度和附 ）湍流强度。由于风是随机的， 近障碍物的影响， 近障碍物的影响，产生的无规则湍流会给风电机组及其出力带 来无法预计的危害，例如，减少可利用的风能、缩短风电机组 来无法预计的危害，例如，减少可利用的风能、 的寿命，严重时使叶片及部分部件受到不应有的毁坏等。因此， 的寿命，严重时使叶片及部分部件受到不应有的毁坏等。因此， 在选址时要尽量使风电机组避开粗糙的地表面和高大的建筑障 在选址时要尽量使风电机组避开粗糙的地表面和高大的建筑障 碍物。若条件允许，风电机组的高度应高出附近障碍物至少8ｍ 碍物。若条件允许，风电机组的高度应高出附近障碍物至少 ｍ 距障碍物的距离应为障碍物高度的5~10倍。 ，距障碍物的距离应为障碍物高度的 倍
山丘风机
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4、海陆对风的影响 、 海陆风示意图如下。 海陆风示意图如下。
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海面摩擦阻力比陆地要小， 海面摩擦阻力比陆地要小，在气压梯度力相同 的条件下， 的条件下，低层大气中海面上的风速比陆地上 要大。 要大。因此各国选择大型风力发电机组位置有 两种 ： ）、选在山顶上 （1）、选在山顶上，这些站址多数远离电力消 ）、选在山顶上， 耗的集中地。 耗的集中地。
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四、沿海某市风电项目选址过程 按业主与某市政府达成的协议， 按业主与某市政府达成的协议，在该市进行 200MW风电场（含100MW远期海上风电）选 风电场（ 远期海上风电） 风电场 远期海上风电 初步规划在该市西侧海边。 址，初步规划在该市西侧海边。整个场址属海 边滩涂地形，已有30年以上的防护林 年以上的防护林， 边滩涂地形，已有 年以上的防护林，整个规 划范围内有村庄、养殖场和耕地几类障碍物。 划范围内有村庄、养殖场和耕地几类障碍物。 当地气象站的主导风向为南西南（ 当地气象站的主导风向为南西南（SSW）和南 ） ）。风电场可选范围的电网和交通状况如图 （S）。风电场可选范围的电网和交通状况如图 ）。 1所示，变电站 、变电站 的可接入容量分别为 所示， 所示 变电站1、变电站2的可接入容量分别为 50MW和100MW。 和 。